JP6150345B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、ねじ機構を利用したアクチュエータに関し、特に、一般産業用の製造工程、具体的には、半導体、液晶ディスプレイパネル、食品、又は薬品等の製造、自動車組立て、製鉄、及び物流機器に使用されるアクチュエータ（以下、単に「アクチュエータ」という。）に関する。

アクチュエータには、支柱と、ねじ機構によって進退動する進退動部材を有し、その進退動を、アクチュエータと支柱の間に設けられたガイド機構によって案内するものが知られている。その例として、特許文献１、２に示すものがある。

特開２００５−２０６３６６号公報 特開２００９−９１０９３号公報

特許文献１には、ベースに着脱自在に設けられた支柱と、支柱の自由端に着脱自在に設けられた駆動ベースと、駆動ベースに設けられている駆動部と、駆動部に連動するワイヤによって、支柱に沿って昇降するリフタを具えたアクチュエータ（昇降装置）が開示されている。
特許文献２には、ベースプレート、ペースプレートに取付けられる支柱ベース、支柱ベースに取付けられる支柱、支柱の最上部に取付けられる天板を具え、支柱内に配設されるボールねじと、ボールねじにトルクを伝達する、支柱ベースに内装されている直交軸歯車箱と、直交軸歯車に連結されるモータとを具えたアクチュエータ（昇降装置）が開示されている。

アクチュエータには、組立ラインの変更等の事情に応じて仕様変更ができるという高いレイアウト性が求められている。
この点、特許文献１の昇降装置では、ベースと支柱、支柱と駆動ベースが、それぞれ、取付け手段で連結されているため、支柱や駆動ベース等をワンタッチで取り換えることができる、とされている。
また、特許文献２の昇降装置では、ベースプレートと支柱ベース、支柱ベースと支柱を、それぞれの向きを互いに９０度ずつ回転させて連結させることができるため、装置設置後のレイアウトの自由度を向上させることができる、とされている。

しかしながら、特許文献１及び２の昇降装置では、昇降装置から張出すモータの取付方向のみを変更したい場合に、ベースごと取付け直さなければならないため、その作業に工数が掛かり不便である。また、駆動源であるモータは、支柱の上部又は下部のいずれか一方の位置に限定されているため、この点で、仕様変更の自由が効かないという問題もある。

そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、モータの取付角を簡便に変更することができ、モータのレイアウトの自由度を一層高めたアクチュエータを提供することをその目的とする。

本発明は、支柱、該支柱内部に配設され、該支柱の長手方向の一端面と他端面に回転可能に軸支されているねじ軸、モータと減速機を具えるギアモータ、及び前記ねじ軸の回転によりその軸方向に進退動する進退動部材を具えたアクチュエータにおいて、
前記減速機は、最終中空出力軸を有し、
前記ねじ軸は、前記一端面を貫通する第一突出部を具え、
前記一端面は、前記減速機を前記一端面に対して複数の取付角で固定するための一端面側取付部を具え、
前記減速機は、前記最終中空出力軸が前記第一突出部と嵌合した状態で、前記一端面側取付部のいずれかに対して固定されていることを特徴とするアクチュエータによって前記課題を解決した。

本発明によれば、ギアモータの最終出力軸が中空であり、ねじ軸が支柱の一端面を貫通する第一突出部を具え、一端面が、減速機を一端面に対して複数の取付角で固定するための一端面側取付部を具えているので、ギアモータを一端面から取外し、角度を変えて再び一端面に取付けるだけで、ギアモータの取付角を簡便に変更することができる。

また、ねじ軸が他端面を貫通する第二突出部を具え、他端面が、最終中空出力軸が第二突出部と嵌合した状態で減速機を固定するための他端面側取付部を具える構成とすれば、ギアモータを、支柱の一端面又は他端面のいずれの側であっても簡便に取付けることができる。すなわち、アクチュエータの設置状況に応じて、ギアモータの取付位置を支柱の端部のいずれかに任意に簡便に変更できるため、レイアウトの自由度を一層高めることができる。さらに、ギアモータを別のギアモータに変更することも容易である。

また、他端面側取付部が減速機の他端面に対する複数の取付角に応じて設けられていれば、ギアモータを他端面に対しても複数の取付角で固定できるので好適である。

また、支柱の他端面の外面に、第二突出部の軸方向寸法と減速機の最終中空出力軸の軸方向寸法の和以上の、ねじ軸の軸方向の寸法を有する内部空間を具えた脚部が設けられている構成とすれば、脚部によってアクチュエータを設置し易く、且つ、ギアモータの減速機部分を第二突出部と脚部の設置面との間に挿入し易いので、ギアモータの最終中空出力軸の第二突出部への着脱を簡便に行うことができる。

また、取付部がギアモータの取付角に応じた減速機を貫通するボルト用の取付孔であれば、ギアモータを取付部に対して着脱し易い。

また、支柱が横断面Ｈ形状で、支柱の一方の凹部内にねじ軸が、他方の凹部内にガイド機構が配設され、荷受部を取付けるためのベースを支柱の一方のフランジ部の外方に位置させ、ベースとねじ軸との連結部材を支柱の一方の凹部の正面の範囲内に、ベースとガイド機構とのガイド用連結部材を支柱の他方の凹部の正面の範囲内に配設すれば、ベース、連結部材、ガイド用連結部材の占める範囲を最小限に抑えることができるので、アクチュエータをコンパクトにすることができ、且つ、ガイド機構及びねじ軸のメインテナンスや交換作業をし易いので好適である。

また、支柱の両凹部のそれぞれを覆うカバーが、荷受部を取付けるためのベースが位置していない側のフランジ部に取付けられている構成とすれば、支柱内部に異物が侵入することを防止することができる。

（ａ）は、本発明の第１実施形態の正面図、（ｂ）は、その側面図、（ｃ）は、そのカバーを外した状態の側面図。 本発明の第１実施形態の平面図。 （ａ）は、本発明の第２実施形態の正面図、（ｂ）は、その側面図、（ｃ）は、そのカバーを外した状態の側面図。 本発明の第２実施形態の要部拡大図。 本発明の支柱の横断面図。 本発明の第３実施形態の一部断面正面図。

本発明の実施例を図１〜６を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。特に、以下では、本発明を昇降装置に適用した場合を説明しているが、水平方向に進退動するアクチュエータに適用することも可能である。

まず、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明の第１実施形態のアクチュエータ１０は、垂直方向に延びる支柱１２、その一端面１３ａと他端面１３ｂに回転可能に軸支され、支柱１２に沿うように配設されているねじ軸１４、及びねじ軸１４の回転により、ねじ軸１４の軸方向に進退動する進退動部材１６を具えている。

支柱１２の他端面１３ｂの外面（本実施形態の場合、支柱１２の下端面の外面。）には、脚部３０が取付けられており、脚部３０が任意の設置場所に固定されることによって、アクチュエータ１０は設置される。

ねじ軸１４は、一端面１３ａと他端面１３ｂを貫通し、第一突出部１４ａと第二突出部１４ｂを形成している。なお、図示しているように、脚部３０が取付けられている場合は、ねじ軸１４が脚部３０の支柱側面３４を貫通して、その内部に突出するように設計する必要がある。

ギアモータＧＭは、最終中空出力軸３２を有する減速機ＧとモータＭから構成される。ギアモータＧＭの基本的構成は、既によく知られているため、具体的な説明は省略する。アクチュエータ１０では、ギアモータＧＭの最終中空出力軸３２が、第一突出部１４ａと嵌合している。このため、モータＭが駆動すると、減速機Ｇを通じて第一突出部１４ａ側からねじ軸１４にトルクが伝達され、モータＭの回転方向により、ねじ軸１４は正転又は逆転する。なお、ギアモータＧＭが取付けられていない第二突出部１４ｂは、剥き出しのままだと、ねじ軸１４を軸支しているベアリング（図示省略）への異物混入や、接触による怪我等のリスクが高まるため、第二突出部１４ｂを覆うキャップ２４を取付けるのがよい。

進退動部材１６は、ねじ軸１４の回転によって、その軸方向に進退動するナット１６ａ、荷受部（図示省略）を取付けるためのベース１６ｃ、ナット１６ａとベース１６ｃを連結するための連結部材１６ｂを具える。ねじ軸１４と進退動部材１６としては、ボールねじ機構や、台形ねじ機構等を使用することができる。なお、後述するように、進退動部材１６の円滑な進退動を実現するため、その進退動を案内するガイドを設けるのがよい。

ここで、図２に示すように、減速機Ｇの固定方法としては、例えば、減速機Ｇを貫通するボルトＶ（図４も参照。）を一端面１３ａに設けられたボルト孔にねじ込む方法がある。一端面１３ａは、ギアモータＧＭの一端面１３ａに対する複数の取付角に応じた一端面側取付部であるボルト用の取付孔（例えば、符号１１ａ〜１１ｄ）を有する。これにより、ギアモータＧＭを他端面１３ｂに対して、最終中空出力軸３２の軸を中心とした３パターンの角度（Ｍｂ１〜Ｍｂ３）で取付けることができるため、レイアウトの自由度を一層高めることができる。なお、取付孔の個数を増やし、ギアモータＧＭの取付角のバリエーションを増やしてもよい。

第一突出部１４ａから取外したギアモータＧＭを、第二突出部１４ｂ（図１参照）に取付けることによって、図３に示すように、本発明の第２実施形態のアクチュエータ１０ａとすることができる。この場合、ギアモータＧＭは、一端面１３ａへの固定方法と同様に、例えば、減速機Ｇを貫通するボルトＶを脚部３０の支柱側面３４に設けられたボルト孔にねじ込むことによって固定すればよい。なお、図示しての説明は省略するが、支柱側面３４（脚部３０を設けない場合には、他端面１３ｂ）には、一端面１３ａの場合と同様に、且つ、ギアモータＧＭと脚部３０が干渉しない位置に、ギアモータＧＭの支柱側面３４に対する複数の取付角に応じた他端面側取付部であるボルト用の取付孔（図２の符号１１ａ〜１１ｄを参照。）を設けることもできる。

このように、本発明によれば、ギアモータＧＭの取付位置を支柱１２の端部のいずれかに任意に変更することができ、支柱１２、ねじ軸１４、進退動部材１６等の部材をそのまま利用して、ギアモータの位置だけを変更した異なる態様のアクチュエータを簡便に実現することができる。

次に、図４を参照して、ギアモータＧＭの着脱方法について説明する。アクチュエータ１０ａでは、ギアモータＧＭは、最終中空出力軸３２と第一突出部１４ａとが連結されている状態で、脚部３０の支柱側面３４の内面側に減速機Ｇが固定される。

ここで、脚部３０の内部空間のねじ軸１４の軸方向寸法Ｚが、第二突出部１４ｂの軸方向寸法Ｘと減速機Ｇの最終中空出力軸３２の軸方向寸法Ｙの和以上であれば、減速機Ｇ部分を第二突出部１４ｂと脚部３０の設置面３６との間に挿入し易いので、最終中空出力軸３２の第二突出部１４ｂへの着脱を簡便に行うことができる。

なお、本発明は、同一のギアモータＧＭの取付位置を変更するだけでなく、最終中空出力軸を有する、別のギアモータを適用することで、負荷荷重等の使用環境に合った容量のギアモータを使用したアクチュエータとすることもできる。

次に、図５を用いて、本発明のアクチュエータの支柱１２、進退動部材１６、及びねじ軸１４の好適な構成及び位置関係について説明する。まず、図示しているように、支柱１２は、フランジ部１２ａ，１２ｂとウェブ１２ｃを具える、横断面がＨ形状のものを使用するのがよい。そして、支柱１２の一方の凹部内にねじ軸１４を、他方の凹部内にガイド機構１８を配設する構成が好ましい。本構成により、支柱１２の一方の凹部側からは、ねじ軸１４に容易にアクセスでき、他方の凹部側からは、ガイド機構１８に容易にアクセスできるからである。すなわち、ねじ軸１４及び進退動部材１６やガイド機構１８のメインテナンスや交換作業を簡便に行うことができる。なお、ガイド機構１８は、図示しているようなガイドレールの他、ガイドローラ等を使用することができる。

また、ベース１６ｃを一方のフランジ部（図５の場合、フランジ１２ｂ）の外方に位置させ、ベース１６ｃとねじ軸１４との連結部材１６ｂを支柱１２の一方の凹部の正面の範囲内に、ベース１６ｃとガイド機構１８とのガイド用連結部材１６ｄを支柱１２の他方の凹部の正面の範囲内に配設するのがよい。本構成により、ベース１６ｃ、連結部材１６ｂ、又はガイド用連結部材１６ｄのいずれもが、他方のフランジ部（図５の場合、フランジ１２ａ）の外方に位置しておらず、これらが占める範囲を最小限に抑えることができるので、アクチュエータをコンパクトにすることができ、前述した、ねじ軸１４及び進退動部材１６やガイド機構１８のメインテナンスや交換作業をし易いという利点がある。

上記の構成によれば、ギアモータＧＭだけでなく、ねじ軸１４及び進退動部材１６やガイド機構１８の交換も簡便に行うことができるので、保守作業が簡単で、且つ、負荷荷重や進退動速度等、あらゆる使用環境に対応可能なアクチュエータとすることができる。

また、ねじ軸１４やガイド機構に粉塵等の異物が侵入することを防ぐため、図示しているように、支柱１２の両方の凹部をそれぞれ覆う、カバー２２ａ，２２ｂを他方のフランジ部１２ａに取付けるのがよい。

図６に表されているように、ギアモータＧＭを一端面１３ａに取付けている場合は、ねじ軸１４の軸方向寸法が比較的小さい脚部として、重心の低い、安定したアクチュエータ１０ｂとしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、特に、モータの位置に関するレイアウトの自由度が高いアクチュエータを提供することができる。

１０〜１０ｂ アクチュエータ
１１ａ〜１１ｄ 取付孔（一端面側・他端面側取付部）
１２ 支柱
１３ａ 一端面
１３ｂ 他端面
１４ ねじ軸
１４ａ 第一突出部
１４ｂ 第二突出部
１６ 進退動部材
１６ｂ 連結部材
１６ｃ ベース
１６ｄ ガイド用連結部材
１８ ガイド部材
３０ 脚部
３２ 最終中空出力軸
Ｇ 減速機
Ｍ モータ
Ｖ ボルト
ＧＭ ギアモータ

Claims (7)

1. 支柱、該支柱内部に配設され、該支柱の長手方向の一端面と他端面に回転可能に軸支されているねじ軸、モータと減速機を具えるギアモータ、及び前記ねじ軸の回転によりその軸方向に進退動する進退動部材を具えたアクチュエータにおいて、
   前記減速機は、最終中空出力軸を有し、
   前記ねじ軸は、前記一端面を貫通する第一突出部を具え、
   前記一端面は、前記減速機を前記一端面に対して複数の取付角で固定するための一端面側取付部を具え、
   前記減速機は、前記最終中空出力軸が前記第一突出部と嵌合した状態で、前記一端面側取付部のいずれかに対して固定されていることを特徴とする、
   アクチュエータ。
2. 前記ねじ軸が前記他端面を貫通する第二突出部を具え、前記他端面が、前記最終中空出力軸が前記第二突出部と嵌合した状態で前記減速機を固定するための他端面側取付部を具える、請求項１のアクチュエータ。
3. 前記他端面側取付部が前記減速機の前記他端面に対する複数の取付角に応じて設けられている、請求項２のアクチュエータ。
4. 前記他端面の外面に、前記第二突出部の軸方向寸法と前記減速機の前記最終中空出力軸の軸方向寸法の和以上の前記ねじ軸の軸方向の寸法を有する内部空間を具えた脚部が設けられている、請求項２又は３のアクチュエータ。
5. 前記取付部が前記ギアモータの取付角に応じた前記減速機を貫通するボルト用の取付孔である、請求項１から４のアクチュエータ。
6. 前記支柱が横断面Ｈ形状であり、
   前記支柱の一方の凹部内に前記ねじ軸が、他方の凹部内にガイド機構が配設され、
   前記進退動部材に連動し、前記一方の凹部の正面の範囲内に配設される連結部材と、該連結部材と連結され、前記支柱の一方のフランジ部の外方に配設されるベースと、前記他方の凹部の正面の範囲内に配設される、前記ベースとガイド機構とを連結するガイド用連結部材を具える、
   請求項１から５のいずれかのアクチュエータ。
7. 前記両凹部のそれぞれを覆うカバーが前記一方のフランジ部と反対側のフランジ部に取付けられている、請求項６のアクチュエータ。

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